(完整版)人教版高中物理必修2《生活中的圆周运动》导学案习题及答案
【人教版】物理必修二教材习题点拨：5.7-生活中的圆周运动(含答案)
教材习题点拨教材问题全解“思考与讨论”汽车只受重力作用，重力提供其做圆周运动的向心力，满足：mg ＝20mv R，则v 0 其中g 为地面的重力加速度，R 为地球半径。
此时地面对车的支持力为零，驾驶员与坐椅之间无作用力，驾驶员躯体各部分之间的压力为零，感觉自己“飘”起来了。
教材习题全解1．7.9×104 N点拨：小螺丝钉需要的向心力F ＝mr (2n π)2＝0.01×0.2×(2×1 000π)2 N ＝7.9×104 N ，由牛顿第三定律可知，转动轴受到的力大小为7.9×104N 。
2．会侧滑点拨：汽车转弯所需的向心力F ＝m 2v r＝1.6×104N>1.4×104N ，大于轮胎所受的最大静摩擦力，所以汽车会发生侧滑。
3．(1)7 440 N (2)22 m/s (3)半径大一些安全 (4)7.9 km/s点拨：(1)汽车在桥顶时，如图所示，由向心力公式可得mg －N ＝2mv R ，N ＝mg －2mv R＝(800×9.8－800×2550) N ＝7 440 N ，由牛顿第三定律可知，车对桥的压力为7 440 N 。
(2)若汽车恰好对桥无压力，则仅受重力且重力正好充当向心力，故有mg ＝2mv R，得v＝22 m/s 。
(4)由上面(1)中可知，汽车恰好腾空时v R ＝6 400 km 为地球的半径，代入上式可得v ＝7.9×103m/s 。
4．495 N(g 取9.8 m/s 2)点拨：小孩摆到最低点时，由向心力公式可得N －mg ＝2mv r ，N ＝mg ＋2mv r＝(25×9.8＋22552.5 ) N ＝495 N ，由牛顿第三定律可知她对秋千的压力为495 N 。
[精品]新人教版必修二高中物理5.4圆周运动导学案及答案
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54 《圆周运动》导案[]【习目标】1．解线速度、角速度和周期的物意义，知道它们之间的关系（高考要求Ⅰ）[*****]2．知道匀速圆周运动的特点3．应用线速度、角速度和周期公式求解匀速圆周运动的有关问题。
【重点难点】线速度、角速度和周期的物意义；应用线速度、角速度和周期公式求解匀速圆周运动的有关问题。
【法指导】仔细观察教材的图片，体会圆周运动的特点；解描述圆周运动的几个物量的意义【知识链接】1．对速度的解速度：描述物体运动_______和运动_______的物量，是______对时间的变率，是矢量。
速度是一个用比值定义的物量，定义式为__________。
平均速度：在变速直线运动中，运动物体的_______和所用时间的________，称为平均速度公式为____________，方向为_________的方向。
瞬时速度：对应于某一_______（或某一位置）的速度，方向为物体的运动方向。
速率：_______速度的大小即为速率；2．做曲线运动物体在某一点的速度方向是：_______________________________________。
【习过程】一、物体做圆周运动的实例教材P16例1：电风扇工作时______上的点、时钟的_______、通过田径场________时的运动员等，都在做________运动。
例2：以运动的自行车为例，说明做圆周运动的部件有哪些_________________________________________________________________________。
问题探究1：如何描述质点做圆周运动的快慢呢？如：比较运动员甲和乙在弯道部分做圆周运动的快慢可用什么方法？__________________________________________________________ 比较时钟的分针和时针做圆周运动的快慢可用什么方法？__________________________二、描述圆周运动快慢的物量——线速度、角速度、周期、转速1．线速度：物体做圆周运动时通过的__________和时间的_________，叫做线速度。
高一物理必修二7生活中的圆周作业及答案
7 生活中的圆周运动A 组1.关于圆周运动，下列说法正确的是（ ）A.做匀速圆周运动的物体，它的合外力一定指向圆心B.做圆周运动的物体，它的加速度方向不一定指向圆心C.做圆周运动的物体，它的向心加速度方向不一定指向圆心D.做圆周运动的物体，它的合外力一定指向圆心2.下列说法正确的是（ ）A.做圆周运动的物体所受合外力恰好等于向心力B.物体所受合外力大于需要的向心力时，物体做离心运动C.物体在做匀速圆周运动时，若所受合外力突然变小了，则物体做离心运动D.洗衣机的脱水桶就是应用了离心现象才把衣服甩干的3.如图所示，光滑的水平面上，小球m 在拉力F 的作用下做匀速圆周运动，若小球到达B 点时F 突然发生变化，下列关于小球的运动的说法正确的是（ ）A. F 突然消失，小球将沿轨迹Ba 做离心运动B. F 突然变小，小球将沿轨迹Ba 做离心运动C. F 突然变大，小球将沿轨迹Bb 做离心运动D. F 突然变小，小球将沿轨迹Bc 做离心运动4.下列那些现象是为了防止离心运动而产生不良后果的（ ）A.汽车拐弯时要限速B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在砂轮的外侧加一个防护罩D.修筑铁路时，拐弯处轨道内高外低5.质量为m 的飞机，以速率v 在水平面上做半径为R 的匀速圆周运动，空气对飞机的作用力大小为（ ） A. 222)(R v g m + B. R v m 2 C. 222)(g R v m - D. mgB 组1.一列火车在运动时，乘客突然发现悬在车顶上的小球向右偏离设偏离竖直方向的角度为θ，则乘客断定火车在向__________拐弯，此时列车的向心加速度为__________。
2.如图所示为工厂中的行车示意图，设钢丝长3m ，用它吊着质量为2.7t 的铸件，行车以2m/s 的速度匀速行驶，当行车突然刹车停止时钢丝受到的拉力为_____________N 。
B a3.质量为m ＝1Kg 的滑块沿光滑的圆轨道内侧向上滑行，已知圆弧轨道半径R ＝0.2m ，滑块经过圆弧轨道最高点的速度为v ＝2m/s ，如图所示，g ＝10m/s 2，则在最高点时滑块对圆弧轨道的压力为多少？4.如图所示，在水平固定的光滑平板上，有一质量为M 的质点，与穿过中央光滑小孔O 的轻绳一端相连，用手拉着绳子的下端，使质点做半径为a 角速度为ω1的匀速圆周运动。
高中物理 5.8《生活中的圆周运动》同步导学案 新人教版必修2
八、生活中的圆周运动1、火车转弯火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。
所以，实际的弯道处的情况，如图：a、外轨略高于内轨。
b、此时火车的支持力F N的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。
c、此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。
d、转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力F N来提供——这样外轨就不受轮缘的挤压了。
2、汽车过拱桥和航天器中的失重问题如图，若汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？⑴选汽车为研究对象⑵对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力⑶上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下⑷建立关系式：F向=G－F1=mv2/RF1=G－mv2/R又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以F压=G－mv2/R且F压＜G 通过与上例的类比,可以了解航天器中的失重的原因,并由F压=m(g－v2/R)可以解出,当时座舱对航天员的支持力F支=0，航天员处于失重状态。
3、离心运动做圆周运动的物体，它的线速度方向就在圆周的切线上，物体之所以没有飞出去，是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力。
当向心力突然消失时，物体就沿切线飞出去；当向心力不足时，物体虽不会沿切线飞出去，也会逐渐远离圆心，即：（1）定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。
如图：（2）应用：离心干燥器、无缝钢管的生产、离心水泵。
人教版高中物理必修2《生活中的圆周运动》导学案习题及答案
第八节生活中的圆周运动【目标要求】1．知识与技能知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速，它就是圆周运动的物体所受的向心力。
会在具体问题中分析向心力的来源。
理解匀速圆周运动的规律。
知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。
2．过程与方法通过对匀速圆周运动的实例学习，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力.通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高分析能力.3．情感.态度与价值观通过对几个实例的学习，明确具体问题必须具体分析，学会用合理.科学的方法处理问题。
通过离心运动的应用和防止的实例分析，明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题。
【巩固教材－稳扎稳打】1．关于列车转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是()A.内外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故B.因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车倾倒C.外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压D.以上说法都不对2．关于离心运动，下列说法中正确的()A.物体突然受到向心力的作用，将做离心运动。
B.做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动。
C.做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动。
D.做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动。
3．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动()①汽车转弯时要限制速度②转速很高的砂轮半径不能做得太大。
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨④洗衣机脱水工作。
A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④4.市内公共汽车在到达路口转变前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样以()A.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒B.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒C.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒【重难突破—重拳出击】1.一个做匀速圆周运动的物体，当合力F〈me2r时()A.将沿切线方向做匀速直线飞出B.将做靠近圆心的曲线运动2．C.将做远离圆心的曲线运动D.将做平抛运动冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑(行的)运动员，其安全速度3．4.5．6.7.8. A．Rgu<^kRg C.u<^：2kRg D.u<—运动轨迹的形状为B.—定是曲线C.可能是直线也可能是曲线D.可能是一个圆如图6-30，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小/球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是|(物体做离心运动时A.—定是直线A.B.C.Da处为拉力,a处为拉力,a处为推b处为拉力b处为推力b处为拉力b处为推力洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时①衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力②衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力③筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大④筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大以上说法正o-a图6-30)A.①②B.①③C.②④汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为e，半径为r,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是(提示：转弯半径是水平的)D.③④A.Qgr sin9C.t'grtan9B.D.v'grcos.Jgrcot0如图6-31所示，一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个木块，当圆盘匀角速转动时，木块随圆盘一起运动，木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心当圆盘的角速度超过一定数值时，木块将滑动因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块所受到A.B.C.D.圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反小球A和B用细线连接，可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动，已知它们的质量之比m］：m2=3：l,当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、B两球与水平杆子达到相对静止时(如图6-32所示)，A、B两球做匀速圆周运动的图6-31A•线速度大小相等图6-32那么B.角速度相等C.向心力的大小之比为F]:F2=3:1D.半径之比为r1:r2=1:3【巩固提高—登峰揽月】1.杂技演员表演“水流星”，使装有水的瓶子在竖直平面内做半径为0.9m的圆周运动,若瓶内盛有100g水，瓶的质量为400g,当瓶运动到最高点时，瓶口向下，要使水不流出来，瓶子的速度至少m/s,此时水的向心力为N,绳子受到的拉力为N,若在最低点的速度是临界速度的2倍，则此时,水的向心力为N，绳子受到的拉力为N,水对瓶底的压力为N.2.如图6-33所示，半径为R的球壳，内壁光滑，当球壳绕竖直方向的中心轴转动时，一个小物体恰好相对静止在球壳内的P点，OP连线与竖直轴夹角为试问：球壳转动的周期多大？图6-33【课外拓展—超越自我】1.拍苍蝇与物理有关，市场上出售的蝇拍（如图6—34）把长约30cm.拍头长12cm.宽10cm。
(完整word版)人教版物理必修二：5-7《生活中的圆周运动》课后练习(含答案)
课后巩固提高限时：45分钟总分：100分一、选择题(1～3为单选，4～6为多选。
每小题8分，共48分。
)1.如图所示，在盛满水的试管中装有一个小蜡块，小蜡块所受浮力略大于重力，当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时，关于蜡块的运动，以下说法正确的是( )A．与试管保持相对静止B．向B端运动，可以到达B端C．向A端运动，可以到达A端D．无法确定2.图中杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子经过最高点时，里面的水也不会流出来，这是因为( )A．水处于失重状态，不受重力的作用B．水受的合力为零C．水受的合力提供向心力，使水做圆周运动D．杯子特殊，杯底对水有吸引力3.如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球．当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时，弹簧长度为L1，当汽车以大小相同的速度匀速通过一个桥面为圆弧形的凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列选项中正确的是( )A．L1＝L2B．L1>L2C．L1<L2D．前三种情况均有可能4.如图所示，小物体位于半径为R的半球顶端，若给小物体以水平初速度v0时，小物体对球顶恰无压力，则( )A．物体立即离开球面做平抛运动B．物体落地时水平位移为2RC．物体的初速度v0＝gRD．物体着地时速度方向与地面成45°角5.如图所示，在光滑水平面上，钉有两个钉子A和B，一根长细绳的一端系一个小球，另一端固定在钉子A上，开始时小球与钉子A、B均在一条直线上(图示位置)，且细绳的一大部分沿俯视顺时针方向缠绕在两钉子上，现使小球以初速度v0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动，使两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放，在绳子完全被释放后与释放前相比，下列说法正确的是( )A．小球的线速度变大B．小球的角速度变大C．小球的加速度变小D．细绳对小球的拉力变小6.摩天轮顺时针匀速转动时，重为G的游客经过图中a、b、c、d四处时，座椅对其竖直方向的支持力大小分别为F Na、F Nb、F Nc、F Nd，则( )A．F Na<GB．F Nb>GC．F Nc>GD．F Nd<G二、非选择题(共52分)7.(8分)图中圆弧轨道AB是在竖直平面内的1/4圆周，在B点，轨道的切线是水平的．一质点自A点由静止释放，不计质点与轨道间的摩擦和空气阻力，则在质点刚要到达B点时的加速度大小为__________，则滑过B 点时的加速度大小为__________．(提示：质点刚要到达B点时的速度大小为2gR，R为圆弧轨道半径) 8．(8分)汽车顶棚上拴着一根细绳，细绳下端悬挂一小物体，当汽车在水平地面上以10 m/s的速度匀速向右转弯时，细绳偏离竖直方向30°，则汽车转弯半径为__________．(g取10 m/s2)答案1.C 试管快速摆动，试管里浸在水中的蜡块随试管一起做角速度较大的圆周运动(尽管蜡块不是做完整的圆周运动，且运动的方向也不断变化，但并不影响问题的实质)，向心力由蜡块上、下两侧水的压力之差提供，因为蜡块的密度小于水的密度，水失重，因此，蜡块做向心运动．只要手左右摇动的速度足够大，蜡块就能一直运动到手握的A端，故C选项是正确的．2．C 水处于失重状态，仍然受到重力作用，这时水受的合力提供向心力，使水做圆周运动．3．B 小球随汽车一起做圆周运动，小球的向心力是由重力和弹簧弹力的合力提供的，所以只有弹力减小才能使小球获得指向圆心的合力，小球才能做圆周运动．弹力减小，弹簧的形变量减小，故L1>L2，选项B正确．4．ABC 无压力意味mg ＝m v 2R ，v 0＝gR ，物体以v 0为初速度做平抛运动，A 、C 正确；平抛运动可得t ＝2h g＝2R g ，那么落地时水平位移s x ＝v 0t ＝2R ，B 正确；落地时tanθ＝v y v x ＝gt v 0＝2gR gR＝2，θ＝arctan 2，θ为着地时速度与地面的夹角，D 错误．5．CD 小球以初速度v 0在水平面上沿俯视逆时针方向做圆周运动，小球的线速度不变，选项A 错误；由于v ＝ωr，两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放，r 增大，角速度减小，选项B 错误；由a ＝vω可知，小球的加速度变小，选项C 正确；由牛顿第二定律可知，细绳对小球的拉力变小，选项D 正确．6．AC 座椅在b 、d 位置时，游客的加速度沿水平方向，竖直方向加速度为零，故有F Nd ＝G ，F Nb ＝G ，座椅在a 位置时，G －F Na ＝ma 向，座椅在c 位置时，F Nc －G ＝ma 向，故有F Na <G 、F Nc >G ，A 、C 正确，B 、D 错误．7． 2g g解析：刚到达B 点时向心加速度a B ＝v 2BR，所以a B ＝2g ，滑过B 点后仅在重力作用下的加速度即重力加速度g. 8．17.3 m解析：此题为火车转弯模型，因此有公式：mgtanθ＝m v2R ，∴R ＝v 2gtanθ＝10010×33＝103＝17.3 (m)．9.(10分)如图所示，一匀速转动的圆盘边缘的竖直杆上用轻绳拴一个小球，小球的质量为m ，在长为L 的轻绳的作用下，在水平面内绕轴OO′做匀速圆周运动，已知轻绳与竖直方向夹角为θ，圆盘半径为R ，求：(1)绳的张力F T ；(2)小球做圆周运动的角速度ω.10.(12分)如图所示，长为L的轻杆，两端各连接一个质量都是m的小球，使它们以轻杆中点为轴在竖直平面内做匀速圆周运动，周期T＝2πLg，求它们通过竖直位置时杆分别对上下两球的作用力，并说明是拉力还是支持力．11．(14分)一水平放置的圆盘，可以绕中心O点旋转，盘上放一个质量是0.4 kg的铁块(可视为质点)，铁块与中间位置用轻质弹簧连接，如图所示．铁块随圆盘一起匀速转动，角速度是10 rad/s时，铁块距中心O点30 cm，这时弹簧的拉力大小为11 N，g取10 m/s2，求：(1)圆盘对铁块的摩擦力大小；(2)在此情况下要使铁块不向外滑动，铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大．答案9.(1)mgcosθ(2)gtanθR＋Lsinθ解析：(1)小球在竖直方向上不运动，受力平衡，得F T cosθ＝mg，∴绳的张力F T＝mg cosθ.(2)水平方向上，小球做匀速圆周运动的轨道半径为r＝R＋Lsinθ，向心力F＝F T sinθ＝mgtanθ，而F＝mω2r，∴mgtanθ＝mω2(R ＋Lsinθ)， ∴ω＝gtanθR ＋Lsinθ.10．最低点：32mg ，拉力最高点：12mg ，支持力解析：对小球受力分析，得在最低点处F 1－mg ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2·L2，所以F 1＝32mg ，方向向上，为拉力．在最高点处，设球受杆拉力为F 2，F 2＋mg ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2·L2.所以F 2＝－12mg ，故知F 2方向向上，为支持力．11．(1)1 N (2)0.25解析：(1)铁块做匀速圆周运动所需要的向心力为 F ＝mω2r ＝0.4×0.3×102N ＝12 N ， 弹簧拉力和摩擦力提供向心力F N ＋F f ＝12 N ， 得F f ＝12 N －F N ＝1 N.(2)铁块即将滑动时F f ＝μmg＝1 N ， 动摩擦因数至少为μ＝F fmg＝0.25.。
人教版(2019)高中物理必修二 6.4 生活中的圆周运动 练习(包含答案)
生活中的圆周运动练习一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）1.如图，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是()A. v=√gRB. 若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内C. 若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外D. 无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力2.铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为r，若质量为m的火车转弯时速度小于√grtanθ，则()A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压C. 这时铁轨对火车的作用力等于mgcosθD. 这时铁轨对火车的作用力小于mgcosθ3.如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为6m/s时，车对桥顶，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，的压力为车重的34对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为()A. 3m/sB. 10m/sC. 12m/sD. 24m/s4.公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”.如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时()A. 车的加速度为零，受力平衡B. 车对桥的压力比汽车的重力大C. 车对桥的压力比汽车的重力小D. 车的速度越大，车对桥面的压力越小5.如图所示的是杂技演员表演的“水流星”.细长绳的一端系一个盛了水的容器，容器在竖直平面内做圆周运动．“水流星”通过最高点时，正确的是()A. 容器的速度可能为零B. 一定有水从容器中流出C. 水对容器底可能有压力D. 绳对容器一定有向下的拉力6.如图所示，质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥与凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60m，如果桥面承受的压力不超过3.0×105N，g= 10m/2，则汽车允许的最大速率是()A. B. C. 30m/s D.7.如图所示，长L的轻质细杆，一端固定有一个质量为m的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A. 小球通过最高点时，对杆的作用力一定等于零B. 小球通过最高点时，对杆的作用只能有压力C. 小球通过最低点时，对杆的作用可能有压力或拉力D. 小球通过最低点时，对杆的作用只能有拉力8.高速公路的拐弯处，通常路面是外高内低，如图所示，在某路段车向左转弯，司机左侧的路面比右侧路面低一些．车的运动可看作是做半径为R的圆周运动．内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d.已知重力加速为g，要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向的摩擦力)等于零，则汽车转弯时的车速应等于()A. √gRℎL B. √gRdℎC. √gRLℎD. √gRℎd9.滑雪运动深受人民群众喜爱。
2019-2020学年高中物理 5.7 生活中的圆周运动学案(含解析)新人教版必修2
7 生活中的圆周运动学习目标1.让学生学会定性分析火车转弯过程中外轨高于内轨的原因.2.让学生能够定量分析汽车过拱形桥最高点、凹形桥最低点时对桥面的压力,学会用牛顿第二定律分析圆周运动.3.让学生知道航天器中完全失重现象的本质.4.让学生知道离心运动及其产生条件,认识和体会圆周运动中的向心力来源和离心现象.自主探究1.铁路的弯道(1)火车在弯道上做运动,其半径是沿着方向的.由于其质量巨大,所以需要很大的力.(2)如果内外轨一样高,则由对轮缘的弹力提供向心力.(3)铁路弯道的特点:①略高于.②铁轨对火车的支持力不是竖直向上的,而是.③提供了火车转弯的向心力.2.拱形桥向心力来源(最高点和最低点):汽车做圆周运动,和的合力提供向心力.3.航天器中的失重问题(1)航天器在近地轨道运动①提供向心力,满足关系是,航天器的速度.②对于航天员,由提供向心力,满足关系是.由此可得:F N=0时,航天员处于状态.(2)对失重现象的认识:航天器内的所有物体都处于状态,但是并不是不受重力.合作探究一、铁路的弯道——水平面上的圆周运动观察火车及轨道的模型先独立思考,画图分析,后小组讨论下列问题,得到结论1.在平直轨道上匀速行驶的火车,其合力如何?2.在水平轨道上,火车转弯时,其合力方向如何?向心力的来源是什么?水平轨道上转弯会带来什么样的后果?3.如何改进才能够避免或减小这方面的后果?4.拓展:生活中的公路有这样的弯道吗?请分析公路上的汽车在转弯时的情况?小体验:站立在一个斜面上,感受力的情况;沿圆周跑上这个斜面,感受力的情况.【归纳总结】1.火车转弯过程中,如果内外轨一样高,则外轨的弹力提供向心力.2.如果外轨高于内轨,则当速度达到一定的数值时,可以由轨道的支持力的水平分力提供向心力.二、拱形桥——竖直面内的圆周运动观察汽车过桥的模型,解决下列问题:1.汽车在水平路面上匀速行驶或静止,在竖直方向的受力情况如何?2.汽车过拱形桥到达最高点时,受力情况如何?此时桥对汽车的支持力与汽车所受的重力一样大吗?它们的合外力方向如何,在做什么运动?3.试分析如果汽车的速度不断增大,汽车的受力情况会怎样变化?如果汽车的速度过大会发生什么现象?4.用同样的方法分析汽车过凹形桥最低点的受力情况.5.前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用“超重、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点和凹形桥的最低点分别处于哪种状态?【归纳总结】1.汽车过拱形桥时对桥面的压力小于重力.2.汽车过凹形桥时对桥面的压力大于重力.三、航天器中的失重现象观看《神舟十号太空授课》视频后,解决下列问题1.宇宙飞船在做什么运动?2.飞船内的宇航员受力情况如何?他们处于什么状态?【归纳总结】宇宙飞船内的一切物体都处于完全失重状态.四、离心运动1.物体在做圆周运动时,提供向心力的力突然消失,物体会怎样运动?【小实验】各个小组的大盒子内,小球在细线的拉动之下做圆周运动,松手,观察小球的运动情况.2.如果合力不足以提供向心力,物体又会怎样运动?【小实验】各个小组的大盒子内,小球在细线的拉动之下做圆周运动,慢慢松手,观察小球的运动情况.3.什么是离心运动?有哪些应用?有哪些危害?【归纳总结】当所供的力不足以提供向心力,物体就做离心运动.课堂检测1.下列关于离心现象的说法中,正确的是( )A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将做远离圆心的圆周运动C.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将做曲线运动2.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动,若经过最高点不脱离轨道的临界速度为v,则当小球以2v速度经过最高点时,小球对轨道压力的大小为( )A.0B.mgC.3mgD.5mg3.一辆卡车匀速率行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )A.a处B.b处C.c处D.d处4.在索契冬奥会上,李坚柔获得短道速滑金牌.假设冰面对李坚柔的最大静摩擦力为重力的k倍,则她在水平冰面上以速率v沿圆周滑行时的半径R应满足( )A.R≤v2vv B.R≥v2vvC.R≤2v2vvD.R≥v22vv5.如图所示,质量为m的滑块与轨道间的动摩擦因数为μ,当滑块从A滑到B的过程中,受到的摩擦力的最大值为Fμ,则( )A.Fμ=μmgB.Fμ<μmgC.Fμ>μmgD.无法确定Fμ的值6.一轻杆下端固定一质量为M的小球,上端连在轴上,并可绕轴在竖直平面内运动,不计轴摩擦和空气阻力,在最低点给小球水平速度v0时,刚好能到达最高点.若小球在最低点的瞬时速度从v0不断增大,则可知( )A.小球在最高点对杆的作用力不断增大B.小球在最高点对杆的作用力先减小后增大C.小球在最高点对杆的作用力不断减小D.小球在最高点对杆的作用力先增大后减小7.质量为m的小球,用一条绳子系在竖直平面内做圆周运动,小球到达最高点时的速度为v,到达最低点时的速度变为√4vv+v2,则两位置处绳子所受的张力之差是( )A.6mgB.5mgC.4mgD.2mg8.一段铁路转弯处,内外轨高度差为h=10cm,弯道半径为r=625m,轨距L=1435mm,求这段弯道的设计速度v0是多大时才能够保证内外轨均不受侧向挤压力?9.在游乐场中有一种旋转软梯,如图所示,在半径为r的平台边缘固定着长为L的软梯的一端,另一端则由小朋友乘坐.当平台绕其中心轴匀速旋转时,软梯与中心轴在同一竖直面内,软梯与竖直方向夹角为θ.求此时平台旋转的周期.10.如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N.现使此平面绕中心轴线方向转动,角速度ω在什么范围内,m会处于静止状态.(g取10m/s2)11.用一根细绳拴一物体,使它在距水平地面高h=1.6m处的水平面内做匀速圆周运动,轨道的圆周半径r=1m.细绳在某一时刻突然被拉断,物体飞出后,落地点到圆周运动轨道圆心的水平距离s=3m,则物体做匀速圆周运动的线速度为多大?向心加速度多大?参考答案自主探究1.(1)圆周水平向心(2)外轨(3)①外轨内轨②斜向弯道内侧③轨道对火车的支持力和重力的合力2.重力桥面的支持力3.(1)①重力mg=vv2v v=√vv②重力和座椅的支持力mg-F N=vv2v完全失重(2)完全失重合作探究一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动1.合力为零2.合力方向水平向心力来源于外轨给火车的弹力挤压外轨,容易损坏轨道3.火车在转弯时与轨道没有侧向挤压就能够避免或减小这方面的后果,即当轨道对火车弹力的水平分力恰好提供火车在转弯时所需的向心力时就没有侧向挤压4.有;分析的情况与火车转弯类似,当弹力的水平分量提供了汽车在转弯时所需的向心力时,汽车轮胎与地面没有侧向摩擦力.二、拱形桥——竖直面内的圆周运动1.在竖直方向上受重力和支持力,且二力平衡2.向下的重力和向上的支持力重力大于支持力向下,做圆周运动3.汽车速度增大,支持力会逐渐减小汽车速度过大会“飞”离桥面4.向下的重力和向上的支持力,此时,支持力大于重力,合力方向垂直于支持面向上5.最高点,失重现象最低点,超重三、航天器中的失重现象1.匀速圆周运动2.只受重力,处于完全失重状态四、离心运动1.沿着切线飞出去2.远离圆心3.物体虽然不会沿着切线飞出去,也会远离圆心的运动应用:洗衣机的脱水、水泥管道制作危害:汽车超速会“甩出去”课堂检测1.C2.C3.D4.B5.C6.B7.A8.75km/h9.2π√v+v sin vv tan v10.53√3rad/s≤ω≤53√15rad/s11.解析:绳断后小球沿圆周切线做平抛运动,由几何关系可知平抛运动的水平射程为2√2m.由平抛的关系h=12gt2,x=vt,解得v=5m/s.向心加速度为a=v2v,得a=25m/s2.答案:5m/s 25m/s2。
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第八节生活中的圆周运动
【目标要求】
1．知识与技能
知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速，它就是圆周运动的物体所受的向心力。
会在具体问题中分析向心力的来源。
理解匀速圆周运动的规律。
知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。
2．过程与方法
通过对匀速圆周运动的实例学习，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力.
通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高分析能力.
3．情感.态度与价值观
通过对几个实例的学习，明确具体问题必须具体分析，学会用合理.科学的方法处理问题。
通过离心运动的应用和防止的实例分析，明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题。
【巩固教材－稳扎稳打】
1．关于列车转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是( ) A．内外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故
B．因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车倾倒
C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压
D．以上说法都不对
2．关于离心运动，下列说法中正确的( ) A．物体突然受到向心力的作用，将做离心运动。
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动。
C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动。
D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动。
3．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动( )
①汽车转弯时要限制速度②转速很高的砂轮半径不能做得太大。
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨④洗衣机脱水工作。
A．①②③B．②③④
C．①②④D．①③④
4．市内公共汽车在到达路口转变前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样以( ) A．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒
B．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒
C．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒
D．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒
【重难突破—重拳出击】
1.一个做匀速圆周运动的物体，当合力F<mω2r时( )
A．将沿切线方向做匀速直线飞出B．将做靠近圆心的曲线运动
C ．将做远离圆心的曲线运动
D ．将做平抛运动
2．冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k 倍，在水平冰面上沿半径为R 的圆周
滑行的运动员，其安全速度为
( )
A ．υ = k Rg
B ．υ≤kRg
C ．υ≤kRg 2
D ．υ≤k
Rg 3．物体做离心运动时，运动轨迹的形状为 ( )
A ．一定是直线
B ．一定是曲线
C ．可能是直线也可能是曲线
D ．可能是一个圆
4．如图6-30，细杆的一端与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由
转动现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a 、b 分别表示小
球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是
( )
A ．a 处为拉力，b 处为拉力
B ．a 处为拉力，b 处为推力
C ．a 处为推力，b 处为拉力
D ．a 处为推力，b 处为推力
5．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时
①衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力
②衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力
③筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大
④筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
以上说法正确的是
( )
A ．①②
B ．①③
C ．②④
D ．③④
6．汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r ，则汽车完全不靠摩擦力转弯的
速率是（提示：转弯半径是水平的） ( )
A ．θsin gr
B ．θcos gr
C ．θtan gr
D ．θcot gr
7．如图6-31所示，一圆盘可绕一通过圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上
放置一个木块，当圆盘匀角速转动时，木块随圆盘一起运动，那么 ( )
A ．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心
B ．木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心
C ．当圆盘的角速度超过一定数值时，木块将滑动
D ．因为摩擦力总是阻碍物体的运动，所以木块所受到
圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
8．小球A 和B 用细线连接，可以在光滑的水平杆上无摩
擦地滑动，已知它们的质量之比m 1∶m 2＝3∶1，当这
一装置绕着竖直轴做匀速转动且A 、B 两球与水平杆子达到相对静止时(如图6-32所示)，
A 、
B 两球做匀速圆周运动的
( )
A ．线速度大小相等
图6-31 图6-32
图6-30
B ．角速度相等
C ．向心力的大小之比为F 1∶F 2＝3∶1
D ．半径之比为r 1∶r 2＝1∶3
【巩固提高—登峰揽月】
1．杂技演员表演“水流星”，使装有水的瓶子在竖直平面内做半径为0.9 m 的圆周运动，若瓶内盛有100 g 水，瓶的质量为400 g ，当瓶运动到最高点时，瓶口向下，要使水不流出来，瓶子的速度至少为 m/s,此时水的向心力为 N ，绳子受到的拉力为______N ，若在最低点的速度是临界速度的2倍，则此时，水的向心力为______N ，绳子受到的拉力为______N ，水对瓶底的压力为______N.
2．如图6-33所示，半径为R 的球壳，内壁光滑，当球壳绕竖
直方向的中心轴转动时，一个小物体恰好相对静止在球壳内
的P 点，OP 连线与竖直轴夹角为θ．试问：球壳转动的周期
多大？
【课外拓展—超越自我】
1．拍苍蝇与物理有关，市场上出售的蝇拍（如图6－34）把长约30 cm.拍头长12 cm.宽10 cm 。
这种拍的使用效果往往不好，拍未到，蝇已飞。
有人将拍把增长到60 cm ，结果是打一个准一个，你能解释其原因吗？
第八节 生活中的圆周运动
【巩固教材－稳扎稳打】1.C 2.D 3.A 4.C
【重难突破—重拳出击】1.C 2.B 3.Ｃ 4.AB 5. B 6.C 7. BC 8. BD
【巩固提高—登峰揽月】 1.3；1；0；4；25；5
2.解析：小物体受重力mg 和球壳支持力N 的作用：重力竖直向下，支持力垂直于球壳的内壁指向球心O ，它们的合力沿水平方向指向竖直转轴，大小为mgtanθ；小物体在水平面中做圆周运动，圆半径为r ＝Rsinθ，设球壳转动的角速度为ω，则小物体 做圆周运动的运动方程为mgtanθ mgtan m Rsin 2/T T 22θ＝ωθ得ω＝θ．
由ω＝π，可知球壳转动周期为＝πθg R R g /cos cos /
图6-33
图6－34
(1)相对静止于球壳内P处的小物体作匀速圆周运动的向心力来源于重力mg和球壳
对其支持力N的合力．由力的平行四边形定则可确定其合力与分力间的关系．
(2)小物体所受的合外力(即向心力)的方向与向心加速度方向相同，垂直于转轴指向
轨道圆心O′而不是指向球壳的球心O．
【课外拓展—超越自我】1．拍头速度增大为原来的2倍，所以容易打着。